a"nl"i-r;;gil;"r."n 'R' huruf 'relatlf ) berikui di ciaiiu,'ieori Einsten). klasiL (iaitu, teori (c) teorl "2 or.t *2 ,2 * (b) ,""Jr., ineisia 1. (a) inersia? di Fizik

UNIVERSITI ^{SAINS MALAYSIA} Peperiksaan Semester ^Pertama

Sidang ^1987-/88

ZCC 215/3:.I1mu

Fizik

^Moden

I

Jawab ^{SEMUA EMPAT} soalan.

Kesemuanya

wai$-dijawab di

^{dalam Bahasa} lrlalaysia'

1. (a)

^Apakah rangka-rangka-

inersia?

^{Kenapakah rangka-}

,""Jr., ineisia

*oStahak kepada

Teori Kerelatifan

Khas?

( 30/ ¹⁰⁰ )

(b)

Tunjukkan bahawa^selang ruang-masa yang

ditakrifkan or.t "2 = *2 * yz + ,2 1ct)z

^adalah

takvarlan

menurut

transformasi Lorentz'

( 30/ 1oo )

(c)

Terd'apat beberapa perbe?aal V?nq

nyata antara teorl klasiL (iaitu, mekinik

Newtoir) dan

teori kerelatlfan

ciaiiu,'ieori

^khas

Einsten). sal-in jadual

^yang

berikui di

^dalam

kertas

jawapan anda dan Jawab

a"nl"i-r;;gil;"r."n huruf 'R' (untuk 'relatlf

^t

)

^atau

rMr

(untuk tmutlak').

Tarikh:

6 ^{November 1987}

(i)

Selang _Panjang

(ii)

Selang ^masa

(iit) Laiu

^cahaYa

Masa ; 2,45 pt9.

-

^{5.45 P.tg.}

(

3

_Jam)

Mekanik Newton

Teorl

^Khas

Einsteln

Misalnya, seklranya

^seLang

qanjlne

$f.angg?p.

'relatlf

^'

menurut

Leaua-ieoi.i tft"i[ aan-teori kerelatifan, trli; 'R'

^pada tempat-tempat kosong yang ^berkenaan

di

^dalam

jadual"

Lanjutan

^daripada

Teori Kerelatifan

Khas, bolehkah

tindakan nersi.ling

^yang

seketika didapati

^pada

keadaan

semulajadi?

^KenaPa?

(40 / ^{100 )} , r rzf

-

283

a) -4

2.

(a)

Nyatakan _ungkapan

untuk

tenaga

kinetik kerelatifan.

Kemudian

tunjukkan

bahawa

(i) suatu

_amaun

kerja

_{yang tak}

kan

untuk

memecutkan

iuatu

(zcc

2L5/3)

terhingga diperlu-

zarah kepada

laju

cahaya, _dan

(ii)

_ungkapan

itu klasik bila laju

cahaya.

adalah

konsisten

dengan keputusan

laju

zarah

kecil

berbinding- dengan

( 30/ 100 )

(b) suatu erektron terah

dipecutkan kepada tenaga

kinetik

sebanyah

l0g eV.

Hitungkan:

(i) jisim jisim

_berkesan

rehatnya, elektron

_dan

itu

dalam sebutan

(ii) laju elektron itu

dalam sebutan

laju

cahaya.

I

jisim rehat elektron, ro. = O.bll

VeV/e2).

(4O / ¹⁰⁰ )

(c)

_{Suatu zarah}

ir.ng

_bergerak

ke arah

_+x

di

dalam rangka

s

mempunyai tenaga jumlah E dan momentum

llnear

^p

dalam rangka

itu.

Tunjukkan bahawa tenaga

E'

dan momentum

p' sepertl

ditentukan oleh

pemerhati

di

rangka

S,

^yang Uir_

gerak

ke arah +x relatif

kepada S dengan

nifa3u malar v ialah:

El t

E-Pv

pf - P -

^F.v/c2

Pertolongan: diberikan

perhubungan

1 +

u*'v

/cz

(30 / ¹⁰⁰ )

ffiffi

284

.

.31-

3.

3- (zcc 2t5/3)

(a) (i)

Nyatakan persamaan

Einstein

mengenai kesan

fotoelektrlk

dan terangkan dengan

jelas

nal<sud

setiap

^sebutan.

( 20/100 ₎

(ii)

Fungsi

kerja suatu

logam

ialah

^4.OZ eV.

Apakah jarakgelombang _ambang

bagi

^logam

ltu?

Apakah tenaga

kinetik

maksj.mum

fotoelektron- fotoelektron

^yang

dikeluarkan bila

sinaran

tuju

berjarakgelombang 200 nm?

[hc =

LZ40 eV.nm].

(.20l100 ₎

(ili)

_Arus

elektrik ialah

cas

per unit masa. Seklra-

nya tenaga

kinetik fotoelektron-fotoelektron dinaikkan

(dengan menaikkan tenaga

foton-foton tujuan), patutkah arus fotoelektrik

dlnaikkan

Juga?

^Terangkan.

( 30/100 ₎

(b)

Untuk penyerakan Compton,

hitungkan

tenaga

ktnetlk

yang maksimum yang dipindahkan ^kepada el"ektron ^yang

diserakkan.

Tinggalkan jawapan dalam sebutan ^rE'

(iaitu,

tenaga

foton tuJu).

( 30/100 ₎

(a)

Terarigkan apakah

prinsip-prinsip berlkut:

(i)

Kesalinglengkapan,

(il)

Komblnasi

Ritz

dan,

(111)

Kesepadanan Bohr.

(60 / ¹⁰⁰ )

(b)

Bezakan

antara 'tenaga

pengujaanf

dan

^rtenaga pengionan'

.

Tentukan tepaga p-englonan bagl :

(i) paras,n = 2 untuk He',

dan

(ii) paras n =

⁴

untuk Li--.

Jelaskan andaian-ahdalan

pentlng, Jlka ada,

dalam

perhitungan

anda.

[Nonrbor

atomlk,

^Z

= 2 untuk

Helium dan

Z = 3

^untuk

Lithiuml

^.

(40 / ^1oo ) 4.

-

^oooOooo

285